浅谈旋挖钻孔桩的质量控制

浅谈旋挖钻孔桩的质量控制酒泉立交特大桥起讫里程为DK686+507.12-DK693+878.83，全长7371.71米。孔跨形式为2(35-32m简支箱梁+（40+64+40）m连续梁+12-32m+2-24m简支箱梁+(40+64+40)m连续梁+28-32m+2-24m+24-32m+1-24m+19-32m+2-24m+20-32m+3-24m+10-32m简支箱梁+（60+100+60）m连续梁+47-32m+1-24m+6-32m简支箱梁），该桥施工难度大、技术含量高。本桥位于酒泉市城乡结合部的城关区和西峰乡，经过路段多为经济作物种植区，农业大棚居多。线路跨越酒泉市政道路肃州路和解放路，在DK691+954.29—DK692+054.29处跨越连霍高速公路。本桥从小里程往大里程方向先直线后曲线再直线的桥，DK686+627.678至DK693+123.503为曲线段，左线曲线半径为8000m。地震基本裂度7度，地震动峰加速度0.15g；反应谱特征周期Tg=0.40s；场地类别为Ⅱ类。桥址区海拔在1498.2-1536.2之间，相对高差约为38米。所处地貌为祁连山山前洪积平原，地形平坦、开阔。出露地层主要为：第四系全新统人工填土，洪积砂质黄土，上更新统洪积粗（细）圆砾土，卵石土。针对以上地质特征，酒泉立交特大桥采用旋挖钻成孔。1、旋挖钻成孔工艺旋挖钻成孔是利用带有斗式或螺旋钻头的转杆旋转及自身的自重,将切削的土削刮入斗筒内,提升斗筒至孔外,借助斗筒的特殊机构弃土,重复上述过程即形成桩孔。用这种方式成孔用套筒护壁,如土质很好,可以自立,则也可不用护壁措施成孔。1.1旋挖钻成孔优点(1)振动与噪声较低。(2)成孔速度快,尤其在砂质土内成孔,斗筒取土及弃土都比较容易,每一斗都是实土,但筒钻钻孔扩孔系数大，螺旋钻可以解决这一问题。(3)机械设备较简单、方便,仅需一台自行式吊机,装在吊机上的动力转盘,钻杆及钻头,这些都可预先组装在一起,到工地后,设备自行走至桩位即可开钻。(4)垂直度、孔径、标高及孔地虚土等均能较好控制,对确保工程质量非常有利。1.2旋挖钻成孔不足之处(1)对于黏性较高的粘土成孔,成孔速率不高,主要粘土吸附在钻头上,不易卸下,往往须加振动或用人工才能清理干净。(2)清孔时斗筒底板的开启机构,常发生故障,有时需配专人开启底门,驾驶员不能单独操作。(3)砂卵石层中钻进也存在困难。(4)设备均系进口,施工成本与其他成孔方式相比较高,市场竞争力较差。1.3旋挖钻成孔施工要点(1)确保桩架、钻杆的垂直度,是保证所成孔不倾斜的关键。进口的钻机,其桩架及钻杆都能精确调整。在钻成前校准垂直后,一般在成孔过程中就无需再进行调配。伸缩式钻杆如果使用期过长,应检查其节间的公差配合是否过松,节间与节间的配合过松,成孔时钻杆晃动,这都会影响成孔的垂直度及孔径扩大。(2)根据不同的土质选择不同的钻头。(3)成孔过程中,钻头上下升降频繁,宜控制升降速度。速度过快时,孔底的负压会造成部分虚土或底部塌孔。造成扩孔或塌孔。此外,升降速度在有大粒径石头的孔中会形成较大的扰动,影响孔壁稳定。(4)对不同的土层,钻头的转速也应控制,在软土中可稍高,在硬土、砂卵石层中要适当放慢。2、旋挖钻成孔常见事故及对策2.1桩孔垂直度超差桩孔垂直度超差的原因主要是：钻机安装水平倾斜、钻杆不竖直、钻斗底部的截齿或刃角磨损过大或遇到坚硬障碍物使钻斗滑移偏向引起的，因此在钻进时，要检查钻机、钻杆和钻斗，每钻进3-5回次后应调整一次水平、垂直仪器，使气泡居中；保持钻杆竖直；钻斗磨损严重时，及时修理或更换刃具。2.2塌孔钻进时，要仔细观察钻头进深，如果连续几钻都不进深，则可能孔壁坍塌。如护筒埋置不符合要求、钻速过大、钻进过快、放钢筋笼时碰撞孔壁、地面上有重物或振动都可能引起孔壁坍塌，因此要在施工时应注意护筒埋置、钻进速度的控制，避免钢筋笼碰挂孔壁，孔的四周尽量不堆放重物，施工时尽量减少振动的影响。2.3桩端沉渣过多钻进结束后，应用筒钻在不加压的情况下钻进3-5此，清除孔底沉渣。在灌注混凝土前，要检测沉渣厚度，如不符合要求，要二次清孔处理。如钻斗底盖闸板封闭不严，装在钻斗底的土砂漏出，可能使沉渣清理不彻底，因此在钻进砂土地层时，必须使用合格的闸板。2.4断桩断桩的主要原因是灌注混凝土的时间失控，混凝土质量失控或塌孔造成。因此，在灌注时，要控制混凝土的灌注时间，确保混凝土的质量，防止断桩事故。3、灌注混凝土时导管出现问题的处理方法3.1塞管塞管多数由于混凝土本身原因,如坍落度过小、流动性差、夹有大颗粒石块、拌和不均匀,以及运输途中产生离析、雨天运送混凝土未加遮盖等,使混凝土中的水泥浆被冲走,超集料集中而造成堵管。处理办法可采用长杆冲捣管内混凝土,用吊绳抖动导管,或提升迅速下落振冲,或在导管上安装附着式振捣器。如仍不能下落时,则需将导管连同其内的混凝土提出孔,进行清理修整(注意切勿使导管内的混凝土落入井孔),然后重新吊装导管,重新灌注。一旦有混凝土拌和物落入井孔,需将散落在孔底的拌和物予以清除。另外塞管还因灌注时间过长,表层混凝土已初凝产生;或因某种故障,混凝土在管内停留过久而发生堵塞。其处理方法是:将导管连同堵塞物一起拔出,然后在重新安装导管继续灌注。当灌注时间已久,孔内混凝土已经初凝,导管内又堵塞了混凝土,此时应将导管拔出,重新安设钻机,用较小钻头将钢筋笼以内的混凝土钻出,用吊车将钢筋骨架拔出,然后回填重新钻孔成桩。4、钻孔过程中事故的原因及处理在钻孔过程中,如发现出渣量显著增大而不见进尺,钻机负荷显著增加,应怀疑是坍孔现象,可用探测仪或探测锤进行探测,工地现场一般采用探测锤探测。坍孔原因可能是孔壁有大粒径石头或施工操作不当,如提钻头、下钢筋笼时碰撞孔壁,在松软沙层中钻进,进尺太快,以及由于护筒周围堆放重物或机械震动等均可引起坍孔。发生坍孔后,应及时查明原因,采取如何移开重物、排除震动等相应措施以防继续坍孔。对少量坍孔,如坍孔不继续扩大,可恢复正常钻孔。坍孔不严重时,可继续钻进。坍孔严重时,应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填,待回填土沉实后,重新钻孔,此时钻孔要吸取上次教训,采用相应措施,如减缓钻孔速度等。坍孔部位不深时,可采取深埋护筒,将护筒填土夯实,重新钻孔。钻孔施工如何保证成孔质量:钻孔施工中可能出现的质量问题,一般的坍孔、井孔偏斜、弯曲、扩孔、缩孔、梅花孔(或八字孔)、埋钻等。为防止此类事故的发生,确保成孔质量,在施工中应注意以下问题:(1)施工前认真检查地质资料,掌握地质状况,分析可能发生的问题并制定预防措施。(2)自开孔起,要严格按照操作规程操作，防止坍孔。(3)护筒埋入宁可深不可浅。(4)施工前注意钻机安装平稳,施工中经常检查钻架位移量并测量其倾斜度,当发现有倾斜趋势时,及时处理控制,以防扩孔。(6)从开始清孔到浇筑前这段时间里,尽量减少周围震动而造成塌孔，成孔后应立即浇注混凝土。5、混凝土灌注的质量保证措施(1)混凝土拌和物运至灌注地点时,应检查其均匀性和坍落度等,如不符合要求,进行第二次拌和,二次拌和后仍不符合要求时,不得使用。(2)首批混凝土拌和物下落后,混凝土应连续灌注。(3)在灌注过程中,应注意活动导管，以防导管提升不动。(4)在灌注过程中,导管的埋置深度应控制在1m～3m。当导管内的混凝土不饱满时,应慢慢地灌注,禁止在导管内形成高压气带。(5)在灌注过程中,应经常测探井孔内混凝土面的位置,及时地调整导管的埋深,导管拆除要迅速。(6)为防止钢筋骨架上浮,当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时,应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部2m以上高度,即可恢复正常的灌注速度。(7)灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度,一般为30cm～50cm,以保证混凝土强度,多余部分承台施工前必须凿除,残余桩头应无松散层。6、结束语为了更好控制旋挖钻孔桩的成桩质量,要做到以下几点:(1)做好钻孔前的准备工作,如:地质条件的了解、钻孔场地的整置、钻头的选用。(2)钻孔过程中及时做好钻孔记录及地质柱状图,随时了解地质情况;对孔位、孔倾斜度各项指标经常检查,发现问题及时调整。(3)当孔深、孔径等达到设计要求后,进行清孔,(本桥桩孔主要采用筒钻不加压清孔法清孔,清孔的目的是使孔底沉渣(虚土)达到设计及规范要求,为浇筑混凝土创造先行条件)。钢筋笼就位后,应复测桩底沉渣厚度，如不满足,必须二次清孔。(4)灌注混凝土时,导管的埋入深度不得小于1m,也不宜大于3m。如埋深太小,或拔出砼面,可能形成断桩,因此灌注时,一定要作好记录。砼标高应高于设计高层0.3m～0.5m,以便清除浮浆。